暗物質(zhì)是一種假設(shè)存在的物質(zhì)。
過(guò)去大量天文學(xué)觀測(cè)中,發(fā)現(xiàn)很多疑似違反牛頓萬(wàn)有引力的現(xiàn)象,于是科學(xué)家引入了暗物質(zhì)這種假設(shè)存在的物質(zhì),然后就能很好的解釋這些現(xiàn)象。
而現(xiàn)代天文學(xué),通過(guò)天體運(yùn)動(dòng)、牛頓萬(wàn)有引力現(xiàn)象、引力透鏡效應(yīng)、宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)的形成、微波背景輻射等觀測(cè)結(jié)果,明暗物質(zhì)可能大量存在于星系、星團(tuán)及宇宙中,其質(zhì)量遠(yuǎn)大于宇宙中全部可見天體的質(zhì)量總和。
結(jié)合宇宙中微波背景輻射各向異性觀測(cè)和標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型,可確定宇宙中暗物質(zhì)占全部物質(zhì)總質(zhì)量的85%、占宇宙總質(zhì)能的26.8%比例。
暗物質(zhì)參與引力,所有質(zhì)量;暗物質(zhì)高度穩(wěn)定,宇宙結(jié)構(gòu)不同階段都有它存在的證據(jù);暗物質(zhì)不參與電磁相互作用,暗物質(zhì)與光子相互作用必須非常弱,也不能參與強(qiáng)相互作用;暗物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)低于光速,否則宇宙無(wú)法在引力作用下形成大尺度結(jié)構(gòu)。
綜合這些屬性,暗物質(zhì)粒子不是我們已知的任何一種粒子,這對(duì)當(dāng)前已經(jīng)統(tǒng)一強(qiáng)、弱、電磁三種相互作用的物理標(biāo)準(zhǔn)模型構(gòu)成強(qiáng)力挑戰(zhàn)。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),暗物質(zhì)就像膠水一樣,將宇宙中分散的物質(zhì)拉在一起。
沒有了暗物質(zhì)提供的引力,星系無(wú)法形成,天體將直接沿切線飛出去,四散開來(lái),宇宙將混亂一團(tuán)。只不過(guò)暗物質(zhì)不參與其他三種相互作用,所以我們?nèi)祟愂冀K找不到它。
為此。
科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了三種探測(cè)方式,來(lái)尋找暗物質(zhì)。
第一種就是直接探測(cè),通過(guò)在地下建造實(shí)驗(yàn)室,過(guò)濾宇宙射線,從而留下純凈的暗物質(zhì)來(lái)轟擊鍺晶體、碘化鈉晶體、液氙、液氬原子核,尋找發(fā)熱、噪音等現(xiàn)象。
銅鼓地下實(shí)驗(yàn)室,就是直接探測(cè)。
第二種就是間接探測(cè),發(fā)射衛(wèi)星太空望遠(yuǎn)鏡,測(cè)量宇宙射線,尋找超新星爆發(fā)時(shí)暗物質(zhì)湮滅產(chǎn)生的宇宙線,過(guò)濾掉已知物質(zhì)的宇宙線,那么剩下的就是暗物質(zhì)的宇宙線。
悟空號(hào)衛(wèi)星,就是間接探測(cè)。
第三種則是粒子碰撞探測(cè),在大型粒子加速器中用普通物質(zhì)進(jìn)行碰撞,希望探測(cè)到碰撞產(chǎn)生的暗物質(zhì)粒子。只要參考粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)前后能動(dòng)量不守恒,則可以推算出暗物質(zhì)粒子參與了反應(yīng)。
“王院士,又見面了。”
首都,國(guó)科大玉泉校區(qū)的院長(zhǎng)辦公室中,杜恪見到了日漸蒼老的王院士。
王院士除了是高能所的所長(zhǎng),也是國(guó)科大核院的院長(zhǎng),見到杜恪之后顯得很高興:“我也好長(zhǎng)時(shí)間沒見到杜院士你了,智慧空城項(xiàng)目我參與的不多,華夏前進(jìn)計(jì)劃也屢次被拒,感覺已經(jīng)脫離了華夏的主流科學(xué)圈子啊……一個(gè)超級(jí)環(huán),算是把我這幾年積累的關(guān)系揮霍一空。”
王院士是粒子物理的大牪,可控核聚變之前,他一直在推銷環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)(CERN),從12年推銷到22年,期間還與楊振寧爭(zhēng)論過(guò)到底該不該建造CERN。
然后么。
CERN就一直沒有建起來(lái),等到杜恪發(fā)明了光籠技術(shù),王院士等高能所的研究員們,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了超級(jí)環(huán)項(xiàng)目,又開始極力推銷。
可惜國(guó)家這幾年沒有余力再去搞超級(jí)環(huán)這樣“無(wú)用”項(xiàng)目,畢竟電漿炮、可控核聚變、杜恪領(lǐng)域各方面都要錢。
所以超級(jí)環(huán)也是推銷三年了,連個(gè)應(yīng)和的人都沒有。
“并非脫離主流科學(xué)圈子,只是國(guó)家這幾年中心不在基礎(chǔ)領(lǐng)域,不過(guò)我今天來(lái)找王院士你,還就是為了超級(jí)環(huán)而來(lái)。”杜恪笑道。
王院士的一位研究生助理,替杜恪泡好茶之后,磨磨蹭蹭呆在辦公室里還不想走。
王院士直接揮手讓他出去,然后關(guān)上辦公室的門,急切詢問(wèn)道:“怎么說(shuō)?”
“我這幾天接連去了銅鼓地下實(shí)驗(yàn)室,和悟空號(hào)地面指揮中心,調(diào)研我國(guó)對(duì)暗物質(zhì)的研究,發(fā)現(xiàn)進(jìn)展不大,綜合全世界的暗物質(zhì)研究,依然沒有太大的發(fā)現(xiàn)。所以,我就想到了加速器,目前來(lái)說(shuō),已經(jīng)建成的加速器似乎都太小了,只有王院士你提出來(lái)的超級(jí)環(huán),有一絲美目。”
“是嗎!”王院士很是振奮,“你對(duì)暗物質(zhì)有興趣了?”
眾所周知,杜恪是華夏當(dāng)今科學(xué)界的扛把子,也是大領(lǐng)導(dǎo)最信賴的科學(xué)家,智慧空城這么龐大的項(xiàng)目,直接拍板交給一位26歲的科學(xué)家,簡(jiǎn)直不敢想象。
基本上杜恪感興趣的內(nèi)容,國(guó)家都會(huì)跟進(jìn),輔助醫(yī)學(xué)院和輔助醫(yī)學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,兩千億的投資直接就批下來(lái),驚呆了多少?gòu)臉I(yè)人員。
所以。
感覺杜恪對(duì)暗物質(zhì)感興趣了,王院士是雙眼放光,只覺得遮擋在頭頂多年的陰霾,終于退縮一絲,然后一束燦爛的陽(yáng)光灑落下來(lái),讓他整個(gè)人都暖洋洋的。
“的確有了興趣,暗物質(zhì)占據(jù)宇宙物質(zhì)的85%左右,可見物質(zhì)只占了15%,如果我們可以利用這85%的暗物質(zhì),那么絕對(duì)是一筆恐怖的資源。比起均散分布的暗能量,我認(rèn)為暗物質(zhì)才是我們可以利用的未來(lái)資源,所以我就對(duì)超級(jí)環(huán)項(xiàng)目,有了新的期待。”
暗能量。
暗物質(zhì)。
宇宙中的兩大黑暗勢(shì)力,按照2013年普朗克衛(wèi)星觀測(cè)宇宙后給出的結(jié)果,宇宙的總質(zhì)能中,暗能量占68.3%,暗物質(zhì)占26.8%,普通物質(zhì)只占4.9%——也就是說(shuō),暗能量才是最大勢(shì)力。
暗能量只是一個(gè)名稱,最早可以叫做愛因斯坦常數(shù),產(chǎn)生于真空漲落,是一種真空能,真空不空,具有能量,是物質(zhì)存在的一種狀態(tài)。
這就是暗能量,暗能量表現(xiàn)為斥力,推動(dòng)宇宙膨脹,跟引力表現(xiàn)形式剛好相反,有人稱它為萬(wàn)有斥力。
但與團(tuán)結(jié)成塊的暗物質(zhì)不同,暗能量無(wú)處不在,均勻分布在整個(gè)宇宙空間中,并且十分稀少,相當(dāng)于每立方米空間里只有幾個(gè)氫原子。按照這個(gè)密度,整個(gè)太陽(yáng)系所含的暗能量,也就跟6500萬(wàn)年前,滅絕恐龍的那顆小行星相當(dāng)大小,對(duì)于太陽(yáng)系來(lái)說(shuō)實(shí)在不值一提。
對(duì)暗能量的利用,杜恪不覺得有什么可行性,唯獨(dú)暗物質(zhì)可以利用。
所以,他的主要目標(biāo)就是暗物質(zhì)。
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